CN102629773B - 智能脉冲温控充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄电池充电器。目的是提供的充电器采用温度传感器，并采用单片机程序控制，以脉冲电流充电，具有可消除蓄电池充电过程中产生的极化，充电电压和电流能根据环境温度自动调整的特点。技术方案是：智能脉冲温控充电器，由壳体及充电电路组成，所述充电电路由高压开关电源电路及低压控制电路组成，其特征在于所述低压控制电路中：采用单片机控制，该单片机的三个引脚作输入端，分别连接温度采样电路、蓄电池DC的充电电压采样电路、充电电流采样电路；该单片机的两个引脚作输出端，其中一个引脚通过光电耦合器与高压开关电源连接，另一个引脚依次与双色发光管和散热风扇连接。

Description

智能脉冲温控充电器
技术领域
本发明涉及一种蓄电池充电器，具体涉及一种用于电动自行车铅酸蓄电池使用后的补充充电。 
背景技术
现有的电动车铅酸蓄电池充电器，多为恒流、恒压、恒压涓充三阶段充电模式，输出都是直流，充电时蓄电池会产生极化，其次充电电压值和电流值都是以25℃温度条件下给出的。由于铅酸蓄电池的充电、受气温的影响很大，因此夏季将会过充，冬季将会充电不足，过充和欠充会引起铅酸蓄电池的失水和硫酸盐化。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，采用温度传感器，并采用单片机程序控制，以脉冲电流充电，可消除蓄电池充电过程中产生的极化，充电电压和电流能根据环境温度自动调整。
本发明提出以下技术方案：
智能脉冲温控充电器，由壳体及充电电路组成，所述充电电路由高压开关电源电路及低压控制电路组成，其特征在于所述低压控制电路中：采用单片机控制，该单片机的三个引脚作输入端，分别连接温度采样电路、蓄电池DC的充电电压采样电路、充电电流采样电路；该单片机的两个引脚作输出端，其中一个引脚通过光电耦合器与高压开关电源连接，另一个引脚依次与双色发光管和散热风扇连接。
所述低压控制电路中的单片机，其三个引脚作输入端：
稳压集成块经电阻R19连接相互串联的温敏二极管D10、二极管D11、D12，并通过所述二极管D12的负极接地，电阻R19和温敏二极管D10的节点接单片机的第5脚，作为所述温度采样电路；
蓄电池DC的负极经接插件SK接电阻R15、R16的一端，电阻R15的另一端接地，电阻R16的另一端接电容C14和单片机的第6脚，作为所述充电电流采样电路；
蓄电池DC的正极经接插件SK接二极管D9的正极和继电器K的触点的一端，二极管D9的负极接继电器K的线圈和电阻R17的一端，电阻R17的另一端经电阻R18接地，电阻R18并联电容C12作为分压滤波电路，电阻R18、R17的分压点接单片机的第7脚，作为所述充电电压采样电路；
继电器K的触点的另一端接二极管D7的负极，二极管D7的正极接高频变压器的次级线圈的5号接线端，次级线圈的6号接线端接地。
所述低压控制电路中的单片机，有二个引脚作输出端：
单片机的第2脚经电阻R13、光电耦合器PC的发光管、指示发光管VL1接地以控制高压开关电源；
单片机的第3脚经电阻R25接三极管VT2的基极，VT2的集电极接电阻R23、R26、R27的连接点，R26的另一端接双色发光管VL2的红灯，R27的另一端接三极管VT3的基极，VT3的发射极接VT4的基极，VT3的集电极接双色发光管VL2的绿灯和电阻R24的一端，VT4的发射极接地，VT4的集电极接散热风扇FS的负端，散热风扇的正端经电阻R14接电容C13的正端和二极管D8的负极，二极管D8的正极接高频变压器的次级线圈的7号接线端，次级线圈的8号接线端接地。  
所述的低压控制电路中，蓄电池DC与接插件连接，蓄电池DC的正极经二极管D9、继电器K的线圈、电阻R20、R21分压、电容C15、C16滤波、稳压集成块稳压、电阻R22微调后输出5.12V电压，再经电容C17、C18滤波后，供给单片机作工作电源。
所述高压开关电源电路中，光电耦合器PC的光电三极管的集电极，接电阻R5和R6的节点，电阻R5的另一端分两路，一路经电阻R1接高频变压器的初级线圈的1号接线端，另一路经电阻R11和二极管D6接高频变压器的初级线圈的3号接线端，电阻R6的另一端接集成电路的第2脚。
本发明的工作原理是：由单片机通过温度传感器2检测环境温度（温度传感器采用温敏二极管D10），自动计算出当前应充的电压和电流，并通过光电耦合器，控制开关电源输出的一定占空比的每秒钟脉冲个数，来控制充电的电压和电流。
本发明的有益效果是：本发明与现有的铅酸蓄电池充电器相比，具有五个特点：1、脉冲充电，有利于消除充电时产生的极化；2 、根据环境温度自动调整充电电压和电流，使铅酸蓄电池热天不过充，冷天不欠充；3、有涓充报时功能，铅酸蓄电池达到涓充绿灯亮时，还需再充2-3小时（而现有的充电器无报时功能）；4、五阶段充电模式；5、防电池极性反接保护功能。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明的电路原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明所述的智能脉冲温控充电器，由壳体以及充电电路组成，为使图面整洁，图中壳体省略不画。
所述充电电路包括高压开关电源电路1及低压控制电路3。
在高压开关电源电路中，插头PL接220V交流电源，插头的二根电源线分别经过熔断器F和负温度系数热敏电阻RT，二根电源线之间连接有电容C1，二根电源线分别经扼流线圈L接桥式整流电路（由二极管D1、D2、D3、D4组成）的输入端。桥式整流电路的正、负输出端接滤波电容C2，滤波电容C2的正端接电阻R1、R2、R3和电容C3的一端以及高频变压器T的初级线圈（即高压侧）的1号接线端，电阻R2和电容C3并联后接二极管D5的负极，电阻R3串联电容C4，二极管D5的正极和电容C4的另一端接高频变压器的初级线圈的2号接线端和场效应管VT1的漏极（即图2中的D极），场效应管的源极（图中的S极）接电阻R4、R8的一端，电阻R4的另一端接高压侧的公共端，电阻R8的另一端接电容C8和集成电路（脉宽调制集成电路，推荐采用UC3842）的第3脚，集成电路的第1脚和第2脚间并联接电阻R7和电容C7，第2脚又接电阻R6，电阻R6的另一端接光电耦合器PC的光电三极管的集电极和电阻R5，电阻R5的另一端接高压侧电源（电阻R5与电阻R1连接），光电三极管的发射极接高压侧的公共端；集成电路的第8脚输出5V稳压电源，第8脚接滤波电容C9和电阻R12，电阻R12的另一端接集成电路的第4脚和电容C10，集成电路的第5脚接高压侧公共端，集成电路的第7脚接高压侧工作电源，集成电路的第6脚通过电阻R9接场效应管的栅极（图2中的G 极）和电阻R10，电阻R10的另一端接高压侧公共端；高频变压器的3号接线端经二极管D6、电阻R11接电容C5 的正端，电容C5与电容C6、稳压管DW并联，C5的正端又经电阻R1接300V高压整流电源（上述二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路输出300V电压）。
说明：上述高频变压器设有四组相互独立的绕组（共铁芯），第一绕组的接线端子分别为所述1号、2号接线端（处于电路的高压侧），第三绕组的接线端子分别为5号、6号接线端（处于电路的低压侧）；第二绕组的接线端子分别为3号、4号接线端（4号接线端连接公共端），第四绕组的接线端子分别为7号、8号接线端，4号接线端和8号接线端之间接有电容C11。
上述结构与常规充电器类似。
所述低压控制电路中：采用单片机作为主控芯片（单片机推荐采用PIC12F675），其三个引脚作输入端，其中稳压集成块（三端稳压集成电路，推荐采用7805）经电阻R19接串联的温敏二极管D10、二极管D11、D12，二极管D12的负极接地，电阻R19和温敏二极管D10的节点接单片机的第5脚，作温度采样电路；蓄电池DC的负极经接插件SK接电阻R15、R16，电阻R15的另一端接地，电阻R16的另一端接电容C14和单片机的第6脚（电容C14另一端接地），作充电电流采样电路；蓄电池DC的正极经接插件SK接二极管D9的正极和继电器K的触点的一端，二极管D9的负极接继电器K的线圈和电阻R17，电阻R17的另一端接电阻R18，电阻R18并联电容C12，接成分压滤波电路，电阻R17、R18的分压点接单片机的第7脚，作充电电压采样电路；继电器K的触点的另一端接二极管D7的负极，二极管D7的正极接高频变压器的5号接线端，高频变压器的6号接线端接地。
所述低压控制电路中：单片机有二个引脚作输出，其第2脚经电阻R13与光电耦合器PC的发光管连接，光电耦合器PC的发光管经指示发光管VL1接地，作控制高压开关电源的用途；其第3脚经电阻R25接三极管VT2的基极，三极管VT2的集电极接电阻R23、R26、R27的连接点，电阻R26的另一端接双色发光管VL2的红灯，电阻R27的另一端接三极管VT3的基极，三极管VT3的发射极接三极管VT4的基极，VT3的集电极接双色发光管VL2的绿灯和电阻R24的一端，三极管VT4的发射极接地，三极管VT4的集电极接散热风扇FS的负端，散热风扇的正端经电阻R14，接电容C13的正端和二极管D8的负极，二极管D8的正极接高频变压器的7号接线端，8号接线端接地。 所述电阻R24的另一端与所述电容C13的正端连接，散热风扇FS并联有二极管D13。 
所述的低压控制电路中单片机的工作电源取自蓄电池DC（使用后需补充充电的蓄电池还存有一定的电量）；蓄电池DC经接插件后，其正极经二极管D9、继电器K的线圈，经电阻R20、R21分压，经电容C15、C16滤波，再经所述稳压集成块稳压，以及电阻R22微调后输出稳压值为5.12V的电压，再经电容C17、C18滤波后，供给单片机作工作电源。
220V交流电源，经整流滤波后，得到约300V的直流电压；一路从高频变压器的1号接线端输入，经高频变压器的1号接线端、2号接线端加到功率场效应管的漏极；另一路通过启动电阻R1接电容C5的正端，当光电耦合器PC中的发光管受控导通时，光电三极管也导通，使集成电路工作，集成电路的第6脚输出约54KHZ的开关脉冲，使场效应管VT1导通或阻断，通过高频变压器的互感，得到正常工作所需的电压：使5号、6号接线端输出充电电压，使3号、4号接线端输出高压侧工作电源，7号、8号接线端输出散热风扇FS及指示灯（即双色发光管VL2）所需的电压；当光电耦合器PC中的发光管受控关断时，集成电路也使场效应管VT1关断。 

Claims (2)

1.智能脉冲温控充电器，由壳体及充电电路组成，所述充电电路由高压开关电源电路（1）及低压控制电路（3）组成，其特征在于所述低压控制电路中：采用单片机控制，该单片机的三个引脚作输入端，分别连接温度采样电路、蓄电池的充电电压采样电路、充电电流采样电路；该单片机的两个引脚作输出端，其中一个引脚通过光电耦合器PC与高压开关电源电路连接，另一个引脚依次与双色发光管和散热风扇连接；
所述低压控制电路中的单片机，其三个引脚作输入端：
稳压集成块经电阻R19连接相互串联的温敏二极管D10、二极管D11、D12，并通过所述二极管D12的负极接地，电阻R19和温敏二极管D10的节点接单片机的第5脚，作为所述温度采样电路；
蓄电池DC的负极经接插件SK接电阻R15、R16的一端，电阻R15的另一端接地，电阻R16的另一端接电容C14和单片机的第6脚，作为所述充电电流采样电路；
蓄电池的正极经接插件SK接二极管D9的正极和继电器K的触点的一端，二极管D9的负极接继电器K的线圈和电阻R17的一端，电阻R17的另一端经电阻R18接地，电阻R18并联电容C12作为分压滤波电路，电阻R18、R17的分压点接单片机的第7脚，作为所述充电电压采样电路；
继电器K的触点的另一端接二极管D7公共端的负极，二极管D7的正极接高频变压器T的次级线圈的5号接线端，次级线圈的6号接线端接地；
所述低压控制电路中的单片机，有二个引脚作输出端：
单片机的第2脚经电阻R13、光电耦合器PC的发光管、指示发光管VL1接地以控制高压开关电源电路；
单片机的第3脚经电阻R25接三极管VT2的基极，VT2的集电极接电阻R23、R26、R27的连接点，R26的另一端接双色发光管VL2的红灯，R27的另一端接三极管VT3的基极，VT3的发射极接VT4的基极，VT3的集电极接双色发光管VL2的绿灯和电阻R24的一端，VT4的发射极接地，VT4的集电极接散热风扇FS的负端，散热风扇的正端经电阻R14接电容C13的正端和二极管D8的负极，二极管D8的正极接高频变压器的次级线圈的7号接线端，次级线圈的8号接线端接地；
所述的低压控制电路中，蓄电池与接插件连接，蓄电池的正极经二极管D9、继电器K的线圈、电阻R20、R21分压、电容C15、C16滤波、稳压集成块稳压、电阻R22微调后输出5.12V电压，再经电容C17、C18滤波后，供给单片机作工作电源；
上述高频变压器设有四组共铁芯的绕组，第一绕组的接线端子分别为1号、2号接线端，第二绕组的接线端子分别为3号、4号接线端，4号接线端连接公共端；第三绕组的接线端子分别为5号、6号接线端，第四绕组的接线端子分别为7号、8号接线端，4号接线端和8号接线端之间接有电容C11。
2.根据权利要求1所述的智能脉冲温控充电器，其特征在于：所述高压开关电源电路中，光电耦合器PC的光电三极管的集电极，接电阻R5和R6的节点，电阻R5的另一端分两路，一路经电阻R1接高频变压器的初级线圈的1号接线端，另一路经电阻R11和二极管D6接高频变压器的初级线圈的3号接线端，电阻R6的另一端接脉宽调制集成电路UC3842的第2脚。
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